專利名稱：殼管式熱交換器的改進(jìn)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及殼管式熱交換器的一種改進(jìn)，該熱交換器包括的產(chǎn)品流插入件由多根熱交換管構(gòu)成，在兩端各設(shè)有擋板。
背景技術(shù)：
具有多種型式的熱交換器被用來加熱或冷卻液體產(chǎn)品。例如采用不同溫度的水蒸汽或水，能將最好為液態(tài)的產(chǎn)品加熱或冷卻到所需的水平。熱交換器在各種處理工業(yè)中都有應(yīng)用，在食品工業(yè)如牛奶廠和果醬廠中也很常見。
熱交換器的一種周知型式是所謂殼管式熱交換器，它有一個或多個熱交換器元件互連在一起形成一個流動系統(tǒng)。熱交換器元件由一根或多根熱交換管被一個外殼或套管包圍構(gòu)成。熱交換管互連組成產(chǎn)品流插入件，插入件又用產(chǎn)品管彎頭互連，目的是為了根據(jù)應(yīng)用熱交換器的工藝要求，使要加熱或冷卻的產(chǎn)品循環(huán)流動。熱交換器管被封閉在外殼或套管內(nèi)，外殼又將熱交換介質(zhì)封閉在內(nèi)，介質(zhì)可由不同溫度的水、水蒸汽或其他液體或氣體構(gòu)成。在瑞典專利說明書SE501908中曾說明過一種殼管式熱交換器。
如上所說明的殼管式熱交換器可用來處理含有大顆?；蚶w維的液體，如含在較長纖維的桔漿。沒有切斷的桔纖維的長度可達(dá)25mm。當(dāng)要使帶纖維的液體流動通過產(chǎn)品流插入件時，來自產(chǎn)品管彎頭的液體必須通過擋板被分配，然后進(jìn)入到各個熱交換管內(nèi)。在這種情況下，常見的現(xiàn)象是在熱交換管的進(jìn)口處，纖維會“掛”在邊緣上并積聚起來。試驗證明，這時如增加壓力，纖維的整個積聚?？蓵簳r被沖走，但之后積聚又會開始并且這樣會在液體中造成不均勻的纖維分布。纖維的過多積聚還會給生產(chǎn)帶來涉及清洗的停頓和問題。大顆粒也會使各個熱交換管的進(jìn)口堵塞。
防止這些問題的一種方法是增大熱交換管的直徑使纖維和顆粒更容易通過。這種方法的一個極端的解決方案是采用單管，但這樣將會有很差的熱交換系數(shù)，很長的管子和很長的操作時間。因此最好使熱交換管的直徑盡可能小，就大顆粒而言，傳統(tǒng)殼管式熱交換器中的熱交換管的內(nèi)直徑必須比顆粒的直徑大出1到1.5倍以便顆粒通過，這樣就會降低熱交換系數(shù)。
本發(fā)明的目的本發(fā)明的一個目的是要設(shè)計管子的擋板使纖維不致積聚，生產(chǎn)不會有停頓的危險，纖維或顆粒能均勻地分布在液體中，并且在產(chǎn)品中不需有間歇的壓力改變。
解決方案按照本發(fā)明的改進(jìn)，上述和其他一些目的可以達(dá)到，改進(jìn)時引用的特征為，擋板中至少有一塊設(shè)有完全或部分環(huán)繞管端的流動分配器。
本發(fā)明的優(yōu)先實施例還具有在所附從屬權(quán)利要求中列出的特征。
附圖的簡要說明下面將具體結(jié)合附圖較詳細(xì)地說明本發(fā)明的較優(yōu)實施例，其中

圖1示出殼管式熱交換器的原理；圖2示出按照現(xiàn)有技術(shù)方案的擋板；圖3示出按照現(xiàn)有技術(shù)方案連接到擋板上的熱交換管；圖4示出本發(fā)明的第一實施例；圖5為圖4的實施例部分剖開的側(cè)視圖；圖6示出本發(fā)明的第二實施例；圖7為圖6的實施例部分剖開的側(cè)視圖；圖8示出本發(fā)明的第三實施例；圖9為圖8的實施例部分剖開的側(cè)視圖；圖10示出本發(fā)明的第四實施例；圖11為圖10的實施例部分剖開的側(cè)視圖；圖12示出流動分配器的原理。
優(yōu)先實施例的說明圖1示出殼管式熱交換器1的原理，其中一個(或通常為數(shù)個)熱交換器元件2被互連組成一個流動單元。每一熱交換器元件2均由多根熱交換管3被一個外殼或套管4包圍構(gòu)成。在每一個外殼或套管4內(nèi)的熱交換管3被設(shè)置在其兩端13的短管或擋板6聯(lián)合組成一個產(chǎn)品插入件5。產(chǎn)品插入件5和其熱交換管3的目的是要使在熱交換器1內(nèi)處理的產(chǎn)品循環(huán)流動。各個產(chǎn)品插入件5用產(chǎn)品管彎頭7互連，在外側(cè)的產(chǎn)品插入件5被分別連接到產(chǎn)品的輸入管和輸出管。這樣做的目的就是考慮到產(chǎn)品的循環(huán)流動，要將盡可能多的熱交換管3封閉在外殼或套管4內(nèi)。含有顆粒或纖維11的產(chǎn)品要求熱交換管的直徑為產(chǎn)品中顆粒大小的2到2.5倍。可以容納在外殼或套管4內(nèi)的熱交換管3的數(shù)目越多、尺寸越小，熱交換的效率就越高。
在包圍產(chǎn)品插入件5的外殼或套管4內(nèi)封閉著要使用的熱交換介質(zhì)，即各種溫度的水或其他液體、或水蒸汽或其他液體。外殼或套管4本身又用連通的直角管段8互連，或與熱交換介質(zhì)的輸入或輸出接頭連接。產(chǎn)品插入件5用密封墊9配裝在外殼或套管4內(nèi)使產(chǎn)品和熱交換介質(zhì)互相分離。
當(dāng)產(chǎn)品或是通過產(chǎn)品管彎頭7或是通過輸入管來到產(chǎn)品插入件5時，在擋板6上的產(chǎn)品必須被分配到不同的熱交換管3內(nèi)。熱交換管3的端頭13被固定在擋板6上，而擋板6，按照現(xiàn)有技術(shù)方案，對產(chǎn)品管彎頭7和產(chǎn)品流來說，為差不多平的表面10(見圖2和3)。
對于具有顆粒或細(xì)長纖維11，例如桔漿來說，曾經(jīng)證實，現(xiàn)有技術(shù)方案會使纖維11積聚在熱交換管3進(jìn)口的邊緣上，因為纖維11在抵達(dá)擋板6和熱交換管3之前沒有可能預(yù)先定向和分配，只能“掛”在熱交換管3之間。
本發(fā)明的目的是要使產(chǎn)品內(nèi)纖維11在到達(dá)擋板6之前預(yù)先定向，這樣纖維11就可伴隨產(chǎn)品液體流動，而不會“懸掛”并積聚在擋板6上。這一點(diǎn)在擋板6上設(shè)有流動分配器12后可以做到。這些流動分配器12在擋板6上完全或部分環(huán)繞著熱交換管3的管端13。圖4-11示出本發(fā)明的不同實施例。
按照本發(fā)明的流動分配器的原理在圖12中示出。含有最大長度為L的纖維11的液流14被封閉在一管道15內(nèi)。在管道15內(nèi)設(shè)有節(jié)流閥16，液體可在節(jié)流閱16的稍稍上游處分流，使纖維11可流動通過節(jié)流閥的任一側(cè)。但若節(jié)流閥16具有朝向流動方向的較窄的直邊時，纖維11會有“掛”在節(jié)流閥16上的危險。在節(jié)流閥16面向流動方向的端頭上設(shè)置流動分配器12能使纖維11在抵達(dá)節(jié)流閥16之前進(jìn)行定向和分配。流動分配器12應(yīng)具有緩和的、無阻礙的外形，并且在本較優(yōu)實施例中由半圓形構(gòu)成。與節(jié)流閥16的直徑D之半相等的流動分配器12的半徑應(yīng)這樣選定使R至少為最大纖維長度L的四分之一。試驗證實，采用這種尺寸關(guān)系，可使纖維預(yù)先分配和定向，從而使它們通過節(jié)流閥16而不會固定在其上。
按照本發(fā)明采用這種在擋板6上的流動原理，流動分配器12的半徑R應(yīng)這樣選定使夾帶長纖維11的產(chǎn)品可通過。例如夾帶未切斷纖維11的桔漿，其纖維長度L可達(dá)25mm，因此，在本例中，流動分配器的半徑R應(yīng)為6.5-7mm。
在圖4和5中示出的本發(fā)明的第一較優(yōu)實施例中，產(chǎn)品插入件5的一塊擋板6’上設(shè)有按照本發(fā)明的流動分配器12。在產(chǎn)品插入件5上的這個擋板因此必須轉(zhuǎn)到面向產(chǎn)品的流動方向，如圖5所示。這個擋板6’被設(shè)計具有環(huán)繞熱交換管3的端頭的流動分配器12。該分配器完全并且對稱地環(huán)繞著管端13使擋板6’的表面在熱交換管3的入口處具有和緩漏斗的外觀。在產(chǎn)品插入件5另一端設(shè)置的擋板6”則具有一個完全為平的表面10。
流動分配器12在附圖中被表示為環(huán)17，這些環(huán)互相相切，產(chǎn)生切點(diǎn)18，它構(gòu)成擋板6上表面的一部分。在三個環(huán)17之間的空間具有與點(diǎn)18相同的高度，因此也構(gòu)成表面10的一部分。
本發(fā)明的第二較優(yōu)實施例在圖6和7中示出。在本實施例中，在產(chǎn)品插入件5上的兩塊擋板6都設(shè)有流動分配器12，完全并對稱地環(huán)繞著熱交換管3的管端。在大尺寸的殼管式熱交換器1的生產(chǎn)周期中，常需轉(zhuǎn)換流動方向，這時本發(fā)明的實施例比較合適，因為不需拆卸殼管式熱交換器1即可使正確的擋板6’朝向產(chǎn)品的流動方向。
但在本發(fā)明第一和第二實施例中的流動分配器12，由于它們都完全并且對稱地環(huán)繞著熱交換管3的管端13。因此在擋板6上要占用較大的空間。由于這個起作用的因素，能夠容納到每一個外殼或套管4內(nèi)的熱交換管3的數(shù)目將比采用平面的擋板6時來得少。
圖8和9示出本發(fā)明的第三實施例，其中大量的熱交換管3可被接納在每一擋板6上。其時流動分配器12被不對稱地安置在熱交換管3的管端13的周圍，以致它們只能部分地環(huán)繞著管端13。同時為了彌補(bǔ)流動分配器12不能完全環(huán)繞著管端13的不足，擋板6被制成向中心傾斜，這樣擋板6的表面10就成為漏斗狀。擋板6傾斜的角度為45-75°，最好為45-60°。這樣，與本發(fā)明以前兩個實施例相比，擋板6需要一個略大的空間。
第四實施例，如圖10和11所示，擋板6有一個略成杯狀的表面10，并且其流動分配器12只是部分環(huán)繞熱交換管3的管端13。采用本實施例，能有空間來容納大量的熱交換管3，同時由于擋板6的表面10成杯狀，也可彌補(bǔ)流動分配器12只是部分環(huán)繞熱交換器3的管端13的不足。杯狀表面10還可使擋板6做得比本發(fā)明的第三實施例短。
在一個殼管式熱交換器1內(nèi)處理含有顆?；蚶w維11的產(chǎn)品而采用按照本發(fā)明的改進(jìn)時，帶纖維的產(chǎn)品將可在用產(chǎn)品管彎頭7互連的多個產(chǎn)品插入件5內(nèi)循環(huán)流動。而采用的熱交換介質(zhì)可同時被封閉在外殼或套管4內(nèi)環(huán)繞熱交換管3對著產(chǎn)品流動循環(huán)流動。而每一產(chǎn)品插入件5至少應(yīng)在一端上設(shè)有按照本發(fā)明的改進(jìn)(流動分配器)，而該改進(jìn)(流動分布器)應(yīng)在產(chǎn)品流動方向的輸入端定向。產(chǎn)品于是迎著擋板6上具有和緩圓渾進(jìn)口的表面10來到熱交換管3，因此顆粒和纖維11能容易地隨著液態(tài)產(chǎn)品進(jìn)入到熱交換管3內(nèi)。
從上面的說明顯然可見按照一發(fā)明的改進(jìn)使我們有可能在殼管式熱交換管器1上采用直徑較小的熱交換管3來處理含有顆?；蜷L纖維11的產(chǎn)呂。本發(fā)明使纖維11能夠和緩而有效地被引導(dǎo)到熱交換管3內(nèi)而不會發(fā)生積聚在擋板6的表面10上的危險。
本發(fā)明應(yīng)不限于上述文字和附圖所說明的情況，在不背離所附權(quán)利要求書的精神和范圍內(nèi)可以設(shè)想作出許多修改。
權(quán)利要求
1．殼管式熱交換器(1)的改進(jìn)，該熱交換器包括由多根產(chǎn)品熱交換管(3)構(gòu)成的產(chǎn)品流的插入件(5)，帶有設(shè)在熱交換管(3)兩端(13)的擋板(6)，其特征為，在擋板(6)中至少有一塊設(shè)有流動分配器(12)，完成或部分地環(huán)繞著管端(13)，同時面向產(chǎn)品的流動分配器(12)的表面形狀是凸起的。
2．按照權(quán)利要求1的改進(jìn)，其特征為，流動分配器(12)完全而對稱地環(huán)繞著熱交換管(3)端頭(13)。
3．按照權(quán)利要求1的改進(jìn)，其特征為，流動分配器(12)只是部分而不對稱地環(huán)繞著熱交換管(3)的端頭(13)。
4．按照權(quán)利要求3的改進(jìn)，其特征為，擋板(b)的表面(10)以角度α向擋板(6)的中心傾斜。
5．按照權(quán)利要求4的改進(jìn)，其特征為，角度α為45-60°。
6．按照權(quán)利要求3的改進(jìn)，其特征為，擋板(6)的表面(10)成杯狀。
7．按照權(quán)利要求1的改進(jìn)，其特征為，它被處理成適用于含有顆?；蜃畲箝L度為(L)的纖維(11)的產(chǎn)品，其中流動分配器(12)的半徑(R)應(yīng)為或至少為長度(L)的四分之一。
全文摘要
本發(fā)明涉及殼管式熱交換器的改進(jìn),特別適用于含有纖維(11)或顆粒的產(chǎn)品。改進(jìn)包括由多根熱交換管(3)構(gòu)成的產(chǎn)品流的插入件(5)和固緊在這些熱交換管兩端(13)的擋板(6)。為了使纖維(11)和顆粒通過擋板(6)而不發(fā)生不希望有的積聚,擋板(6)中至少有一塊應(yīng)面向產(chǎn)品的流動方向,并設(shè)有完全或部分環(huán)繞熱交換管(3)管端(13)的流動分配器(12)。
文檔編號F28F19/00GK1208463SQ9619985
公開日1999年2月17日 申請日期1996年12月12日 優(yōu)先權(quán)日1995年12月14日
發(fā)明者B·帕爾姆 申請人:利樂拉瓦爾集團(tuán)及財務(wù)有限公司